Las bombas de energía solar funcionan con electricidad generada por paneles fotovoltaicos (PV) o la energía térmica radiada disponible de la luz solar recolectada en lugar de las bombas de agua de la red eléctrica o diesel. [1] Generalmente, las bombas de energía solar consisten en una matriz de paneles solares, un controlador de carga solar, una bomba de agua de CC, una caja de fusibles / disyuntores, cableado eléctrico y un tanque de almacenamiento de agua. [2] El funcionamiento de las bombas de energía solar es más económico debido principalmente a los menores costos de operación y mantenimiento y tiene menos impacto ambiental que las bombas de motor de combustión interna.. Las bombas solares son útiles donde la electricidad de la red no está disponible o no es práctica, y las fuentes alternativas (en particular la eólica) no proporcionan suficiente energía.
Componentes
Un sistema de bomba de energía solar fotovoltaica tiene tres partes principales: uno o más paneles solares , un controlador y una bomba. Los paneles solares representan la mayor parte (hasta el 80%) del costo del sistema. [4] [ cita requerida ] El tamaño del sistema fotovoltaico depende directamente del tamaño de la bomba, la cantidad de agua que se requiere y la irradiancia solar disponible.
El propósito del controlador es doble. En primer lugar, hace coincidir la potencia de salida que recibe la bomba con la potencia de entrada disponible de los paneles solares. En segundo lugar, un controlador generalmente proporciona una protección de bajo o alto voltaje, por lo que el sistema se apaga, si el voltaje es demasiado bajo o demasiado alto para el rango de voltaje de funcionamiento de la bomba. Esto aumenta la vida útil de la bomba, reduciendo así la necesidad de mantenimiento. Otras funciones auxiliares incluyen apagar automáticamente el sistema cuando el nivel de la fuente de agua es bajo o cuando el tanque de almacenamiento está lleno, regular la presión de salida del agua, combinar la entrada de energía entre los paneles solares y una fuente de energía alternativa como la red o un motor. generador, y la monitorización y gestión remota del sistema a través de un portal online ofrecido como servicio en la nube por el fabricante.
El voltaje de los motores de la bomba solar puede ser corriente alterna (CA) o corriente continua (CC). Los motores de CC se utilizan para aplicaciones pequeñas y medianas de hasta aproximadamente 4 kW de potencia y son adecuados para aplicaciones como fuentes de jardín, jardinería, agua potable para ganado o pequeños proyectos de riego. Dado que los sistemas de CC tienden a tener niveles generales de eficiencia más altos que las bombas de CA de un tamaño similar, los costos se reducen, ya que se pueden usar paneles solares más pequeños.
Finalmente, si se utiliza una bomba solar de CA, es necesario un inversor para cambiar la potencia de CC de los paneles solares a CA para la bomba. El rango de potencia admitido de los inversores se extiende desde 0,15 a 55 kW y se puede utilizar para sistemas de riego más grandes. Sin embargo, el panel y los inversores deben tener el tamaño correspondiente para adaptarse a la característica de irrupción de un motor de CA. Para ayudar en el dimensionamiento adecuado, los fabricantes líderes proporcionan software de dimensionamiento patentado probado por empresas certificadoras de terceros. El software de dimensionamiento puede incluir la producción de agua mensual proyectada, que varía debido al cambio estacional en la insolación.
Bombeo de agua
Las bombas de agua que funcionan con energía solar pueden suministrar agua potable, agua para el ganado o agua de riego. [1] Las bombas de agua solares pueden ser especialmente útiles en el riego a pequeña escala o comunitario, ya que el riego a gran escala requiere grandes volúmenes de agua que, a su vez, requieren una gran matriz solar fotovoltaica. [3] Dado que el agua solo puede ser necesaria durante algunas partes del año, una gran matriz fotovoltaica proporcionaría un exceso de energía que no se requiere necesariamente, lo que haría que el sistema sea ineficiente, a menos que se pueda encontrar un uso alternativo.
Los sistemas de bombeo de agua de energía solar fotovoltaica se utilizan para riego y agua potable en la India . La mayoría de las bombas están equipadas con un motor de 2,0 - 3,7 kW que recibe energía de una matriz fotovoltaica de 4,8 kW p . Los sistemas de 3,7 kW pueden suministrar alrededor de 124.000 litros de agua / día desde un total de 50 metros de altura de separación y 70 metros de altura dinámica. Al 30 de agosto de 2016, se habían instalado en todo el mundo un total de 120.000 sistemas de bombeo de agua fotovoltaicos solares. [4] El almacenamiento de energía en forma de almacenamiento de agua es mejor que el almacenamiento de energía en forma de baterías para bombas de agua solares porque no se necesita una transformación intermedia de una forma de energía en otra. Los mecanismos de bomba más comunes que se utilizan son las bombas centrífugas, las bombas de etapas múltiples, las bombas de pozo y las bombas helicoidales. Los conceptos científicos importantes de la dinámica de fluidos, como la presión frente a la altura, las cabezas de las bombas, las curvas de la bomba, las curvas del sistema y la altura de succión neta son realmente importantes para el despliegue y el diseño exitosos de las bombas alimentadas por energía solar. [5] [6] [7] [8] [9] [10]
Petróleo y gas
Para combatir la publicidad negativa relacionada con los impactos ambientales de los combustibles fósiles, incluido el fracking , la industria del petróleo y el gas está adoptando sistemas de bombeo alimentados por energía solar. [11] Muchos pozos de petróleo y gas requieren la inyección (medición) precisa de varios productos químicos bajo presión para mantener su funcionamiento y mejorar las tasas de extracción. Históricamente, estas bombas de inyección de productos químicos (CIP) han sido impulsadas por motores alternativos de gas que utilizan la presión del gas del pozo y extraen el gas crudo a la atmósfera. Las bombas eléctricas de energía solar (CIP solares) pueden reducir estas emisiones de gases de efecto invernadero. Los paneles solares (celdas fotovoltaicas) no solo proporcionan una fuente de energía sostenible para los CIP, sino que también pueden proporcionar una fuente de electricidad para ejecutar diagnósticos remotos de tipo SCADA con control remoto y comunicaciones por satélite / celda desde ubicaciones muy remotas a una computadora de escritorio o portátil. .
motor Stirling
En lugar de generar electricidad para hacer girar un motor, la luz solar puede concentrarse en el intercambiador de calor de un motor Stirling y utilizarse para impulsar mecánicamente una bomba. Esto prescinde del costo de paneles solares y equipos eléctricos. En algunos casos, el motor Stirling puede ser adecuado para la fabricación local, lo que elimina la dificultad de importar equipos. Una forma de motor Stirling es el motor fluidyne , que opera directamente sobre el fluido bombeado como un pistón. Las bombas solares Fluidyne se han estudiado desde 1987. [12] Al menos un fabricante ha realizado pruebas con una bomba Stirling alimentada por energía solar. [13]
Ver también
Notas
- ^ Tenga en cuenta que el eje de la bomba se ha quitado de la bomba de viento y ya no está conectado al pozo ; en cambio, el pozo ahora contiene una bomba eléctrica alimentada por paneles solares .
Referencias
- ↑ a b McDermott, James E. Horne; Maura (2001). La próxima revolución verde: pasos esenciales para una agricultura saludable y sostenible . Nueva York [ua]: Food Products Press. pag. 226 . ISBN 1560228865.
- ^ Romain (10 de febrero de 2021). "Bombeo de agua solar (todo lo que necesita saber)" . Obtenga Solar Savvy . Consultado el 10 de febrero de 2021 .
- ^ Simalenga, Mark Hankins; ilustraciones de Francis Njeru y Michael Glen-Williamson; diseño de Michael Okendo; editado por Timothy (1995). Sistemas eléctricos solares para África: una guía para planificar e instalar sistemas eléctricos solares en las zonas rurales de África (Rev. ed.). Londres: Consejo Científico de la Commonwealth. pag. 117. ISBN 0850924537.
- ^ Energía solar de la India REVERTIR LA DEMANDA DE ENERGÍA FUTURA DE LA INDIA Archivado el 19 de junio de 2008 en la Wayback Machine.
- ^ "Bombas de agua solares | ClimateTechWiki" . www.climatetechwiki.org . Consultado el 4 de mayo de 2019 .
- ^ "Bombeo de agua solar para un suministro de agua sostenible" . Banco Mundial . Consultado el 4 de mayo de 2019 .
- ^ [1]
- ^ [2]
- ^ [3]
- ^ Transcripción del curso de bombeo solar de agua . Centro de Investigación de Energía de Strathmore.
- ^ Wethe, David (29 de noviembre de 2012). "Para el fracking, ser ecológico es cada vez más fácil" . Bloomberg Businessweek . Consultado el 12 de diciembre de 2012 .
- ^ CD West Stirling Engines and Irrigation Pumping , Oak Ridge National Laboratory, ORNL / TM-10475, agosto de 1987
- ^ http://www.bsrsolar.com/sv/produkte2_e.html consultado el 9 de abril de 2013
- "Bombas de calor sumergibles vs solares" . SolarOntario. 3 de junio de 2016.